תפקידה של אלקטרוניקה גמישה בפיתוח מכשירים פייסצב רפורמס

מבוא: עידן חדש עבור cardiac Implants

במשך עשרות שנים, קוצני קצב היו מכשירים מצילי חיים, אך הבנייה הנוקשות שלהם לעתים קרובות מוגבלת כמה טוב הם משתלבים עם הרקמות הדינמיות של הגוף.דירי קוצ'ר ארכיים בנויים ממתכות קשות ו-epoxy, ויוצרים אי התאמה בין המכשיר נוקשה לבין שרירי הלב הרכה, כל הזמן נעים, ללא הרף נעים זה לא יכול להוביל לרקמות, גירוי ואפילו הגירה לאורך זמן אלקטרוניקה גמישה, מציעים פתרון גמישה, וגמישות, ובאופן קבוע, מאשר רכיבים אלה אינם מסוגלים לשנות את רמת דיוק, אלא רק על ידי גירוי, ולא לשנות את השרירים.

התחום המתהווה של ביואלקטרוניקה גמישה שואב עשרות שנים של התקדמות במדעי החומרים, מיקרו-תזונה וטכנולוגיה אלחוטית.כאשר החלים על קוצני קצב, חידושים אלה מאפשרים ליצור מכשירים שמקיפים את פני השטח של הלב, בהתאם לרסן שלו, ולספק הן הפרעות רגישות גבוהה גירוי חשמלי מוקדם כבר הוכיחו כי קצב גמיש יכול להפחית דלקת, כדי לשפר את רמות הטיפול האלקטרוניקה, כמו גם טיפול חזותי, כמו גם טיפול אלקטרוניקה, יעיל, כלומר, הוא משפר את רמת תפקוד אלקטרוניקה, כמו גם קוסמטיקה, כמו גם קוסמטיקה, כמו גם צמיגים דרמטי, טיפול אלקטרוניקה, כמו גם קוסמטיקה, כמו גם אלקטרוניקה, טיפול דרמטי, כמו גם אלקטרוניקה, כמו גם קוסמטיקה, כמו גם קוסמטיקה, טיפול אלקטרוניקה טיפול אלקטרוניקה, קוסמטיקה, צמיגים, שיפור דרמטי, טיפול צמיגים.

יסודות של אלקטרוניקה גמישה

כדי להבין מדוע אלקטרוניקה גמישה כל כך מתאים עבור שתלים רפואיים, זה עוזר לבחון את חומרי הליבה ואת עקרונות עיצוב כי להבחין אותם מעגלים קשיחים מסורתיים. אלקטרוניקה גמישה בנוי על תת-שכבות שניתן להיות כפוף, מתקפל, או מתוח ללא שבר. אלה substrates בדרך כלל עשויים מפולימרים דקים - כגון פולימדיד, פולית זהב פוליתולת זהב (P), או פולינוקסידיים אלה עדיין עשויים מטבוליים, בעודם מגנטיים, כמו חומרים מכניים, עדיין, כמו מגנטיים, או חומרים מכניים, כמו מגנטיים, כמו מגנטיים, או ממתכתיים, כמו מגנטיים, בעודם גבוהה.

סליחות ו- Encapsulation

המצע הוא הבסיס של כל מכשיר אלקטרוני גמיש.עבור יישומים קוצב, substrate חייב לא רק להיות גמיש אבל גם ביו-אי לא-שטוקן, ויציב בסביבה האקורוזיבית של הגוף. PDMS, elastomer מבוסס סיליקון, משמש באופן פעיל כי זה יכול להיות מונדס כדי להתאים את הנוקשות של רקמת הלב.

חומרים מוליכים

מוליכים מתמתחים הם הלב של אלקטרוניקה גמישה.מתכות מסורתיות כמו נחושת הן ממושכות מדי עבור יישומים דינמיים, כך החוקרים פונים חלופות כגון:

• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) [ה]ה- [ה]: [ה] [ה]] [ה]], [ה], [ה], [ה], [ה],] [ה]]], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'],], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה']'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'],], [ה'], [ה']'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'], [ה'],], [ה']'], [ה']']']']']']']']'[ה']']'[ה'[
• (FLT:0) מתכות ליליות: 1FLT:1 סגסוגת מבוססת גאליום (למשל, eGain) נשאר נוזלי בטמפרטורת החדר ויכול לזרום בתוך מיקרו-ערוצים, ומאפשר עיוות קיצוני ללא הפסקה.

כל חומר מציג את החילופים המסחריים בין מוליכות, מתוחות, יציבות ארוכת טווח, וזמינות ביולוגית, והבחירה האופטימלית תלויה בתפקוד הספציפי – בין אם לחישה אותות ביואלקטריים, מתן דופקים, או מתן מטוסים קרקעיים.

היתרונות של פייסmakers

קוצני קצב גמישים מציעים שורה של יתרונות קליניים שמקורם ישירות מהציות המכאני שלהם.יתרונות אלה אינם מצטברים; הם מייצגים שינוי פרדיגמה כיצד מכשירים מושתלים ממשק עם רקמת חיה.

שיפור נוחות המטופל

קוצני קצב מסורתיים חשים לעתים קרובות כגוף זר, במיוחד בחולים דקים שבו המכשיר עשוי להתרבות או לשפשף נגד העור. קוצרים גמישים, לעומת זאת, נועדו לעטוף בעדינות סביב הלב או לשכב שטף נגד האפירדיום. עובי מופחת והיעדר של קצוות חדים ממזערים את אי הנוחות במהלך ואחרי השתלת חולים מדווחים פחות כאב באתר וחזור מהיר יותר לפעילות נורמלית, כי הם יותר גמישים יותר לחץ על פני שטח מכני או לחץ ארוך יותר.

שיפור ביו-תחרותיות והפחתה של Inflammation

שתלים ריגיד גורמים לתגובה של גוף זר כרוני, המאופיינת על ידי fibrous encapsulation ודלקת מתמשכת.רקמת צלקות זו יכולה לבודד את המכשיר, תוך שילוב של רגישות ויעילות מטושטשת.אלקטרוניקה גמישה, להיות מותאם מכנית לרקמות רכות, לייצר באופן משמעותי פחות דלקת. מחקרים במודלים של בעלי חיים הראו כי ליטלבות גמישות מעוררות קפסולת שריר פחות, פחות מאשר השימוש הנוקשות שלהם.

מעלים את Sensing and Stimulation

מכיוון שיצרניות קצב גמישות תואמות את פני השטח של הלב, אלקטרודות החישה לשמור על קשר קרוב ויציב עם myocardium. קרבה זו מניבה אלקטרוגרם באיכות גבוהה עם רמות רעש נמוכות יותר, ומאפשרת זיהוי מדויק יותר של arrhythmias ו pacing יעיל יותר עבור עיצובים חשמליים אפיקופטריים גמישים יכול להקליט אותות מאתרים מרובים בו זמנית, מתן מידע מרחבי כי הם גם כן אלקטרו-מדומים פחות יעיל יותר.

השתלות פולשניות

האופי הדק והקפל של קוצני קצב גמיש מאפשר להם להשתלת באמצעות איציונים קטנים או אפילו מועבר באמצעות catheter. בכמה עיצובים ניסיוניים, המכשיר יכול להיות מוטבע, מוכנס דרך צינור צר, ולאחר מכן ללא הפרעה פעם במקום - גישה אשר מפחיתה באופן דרמטי את הטראומה הניתוחית הקשורה עם מיקום קצב מסורתי.

חדשנות טכנולוגית מפתח

המעבר מקצבים קשיחים גמישים מונע על ידי אשכול של חידושים הקשורים בין-תחומיים המשתרעים על חומרים, עיצוב מעגלים, תקשורת אלחוטית וניהול אנרגיה.

חיישן חיישנים

אחת ההתפתחויות המרגשות ביותר היא שילוב של מערך חיישן מתוחה שיכול למפות את הפעילות החשמלית של הלב על פני שטח רחב.ערכים אלה מורכבים מעשרים או אפילו מאות מיקרו-אלקטרוניקה מודפסים על תת-קרקעית גמישה, כל אחד המסוגל ללכוד אלקטרוגרם מקומי.על ידי עיבוד אותות מאלקטרודות מרובות, קוצב יכול לזהות את מקורם של זעזועים עם פתרון מרחבי, המאפשרים עבור כמה חיישנים, גם לחץ נפשי, כדי לנבא, כדי לנטר את הפחתת לחץ דם, לחץ דם מכני, גם, כדי לנטרט, לחץ דם מכני של תאים מכניים, לחץ נפשי, כדי לנבא, לחץ לב, גם חיישנים, לחץ על ידי חיישנים, גם חיישנים, כדי לחיזוי של חיישנים, לחץ נפשי, לחץ נפשי, לחץ נפשי, גם חיישנים, לחץ על ידי חיישנים, לחץ על ידי חיישנים מסוימים, לחץ על ידי חיישנים, לחץ דם, כדי לנטרל גם חיישנים מסוימים, לחץ על ידי דמנציה, לחץ על ידי חיישנים מסוימים, לחץ על ידי חיישנים מסוימים, לחץ על ידי חיישנים, לחץ על ידי דמנציה, לחץ נפשי יכול גם חיזוי של חיישנים מסוימים, לחץ על ידי דמנציה, לחץ על ידי דמנציה, לחץ על ידי דמנציה

תקשורת אלחוטית ובדיקה מרחוק

קוצרים גמישים מצוידים יותר ויותר עם מודולים אלחוטיים אשר מעבירים נתונים למקבלים חיצוניים. Bluetooth Low Energy (BLE) ותקשורת ליד שדה (NFC) הם אפשרויות נפוצות, המאפשרים הזרמת מידע ופרמטרים למכשירים לסמארטפון או לפקח ייעודי.יכולות זו היא בעלת ערך במיוחד למעקב אחר נטל זוועה, מצב סוללות, ויושרה מבלי לדרוש חקירות קליניות.

אנרגיה קצירת אנרגיה ושילוב סוללות

כוח נשאר צוואר בקבוק קריטי עבור מכשירים גמישים לחלוטין. בעוד קובעי הקצב המסורתיים משתמשים סוללות ליתיום קשיחות-יודין, עיצובים גמישים הם חקר סוללות דק-סרט, supercapacitors, ו קצירת אנרגיה.חומרים Piezoelectric משובצים במצע גמיש יכול להמיר את התנועה של הלב לתוך אנרגיה חשמלית, בעוד יבול חשמלי לנצל את הטמפרטורה בין הגוף ואת המכשיר.

אתגרים נוכחיים

למרות ההתקדמות המדהימה, יש להתגבר על כמה מכשולים לפני שיצרניות קצב גמישות הופכות לכלים קליניים מרכזיים.

הסתמכות לטווח ארוך

הלב פועם בערך 100,000 פעמים ביום, כלומר, קוצב גמיש חייב לסבול מאות מיליוני מחזורים ללא קריפטציה או דלמנטום. חומרים נוכחיים, למרות גמישות, יכול להיות עייפות לאורך זמן. מיקרו-צריפים בעקבות התנהגותיים יכולים להגדיל בהדרגה את ההתנגדות, המוביל ל- i לסירוגין pacing או כשלון מוחלט. Encapsulation שכבות חייב גם להישאר ללא פגם במשך שנים, אפילו פיתולים יכול לגרום ל-corrossrecerecerecerecerecerecerecerecereceretruration 5 בדיקות פיזיולוגית, אך עדיין צריך להיות ממושכים של נתונים.

ניהול כוח

טכנולוגיות קציר אנרגיה מבטיחות אך עדיין לא יעילות מספיק כדי לספק את מספר המיקרו-וואט הדרושים לפצח ותקשורת אלחוטית.רוב אבטיפוסי קוצב קצב גמישים עדיין להסתמך על מקורות כוח חיצוניים או סוללות טעינה קטנות הדורשות קידוד תכופים תכופים.האתגר הוא לשלב מודול כוח שהוא עצמו גמיש ודדק, אך מספק מספיק צפיפות אנרגיה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

להביא מכשיר גמיש מושתל לשוק דורש ניווט נוף רגולטורי מחמיר.ה- FDA מסווג קוצני כמכשירים Class III, הדורש בדיקות טרום-קליניות נרחבות, מחקרים ביו-תחרותיים, וניסויים קליניים. עבור אלקטרוניקה גמישה, גורמים נוספים כגון עייפות מכנית, גמישות, הגמישות, ויציבות ארוכת טווח ב vivo חייבת להיות מתועדת באופן קפדני.

כיוונים עתידיים

במבט קדימה, התחום נע לעבר מערכות מתוחכמות יותר המשלבות חישה, גירוי, משלוח סמים, ו ביוסרבנטיות לתוך פלטפורמה גמישה אחת.

Power-Powered ו-Bioresorbableפייסmakers

כמה קבוצות מחקר מתפתחות לחלוטין קוצני קצבים טרנספורמטיביים כי מקטין באופן בלתי מזיק בגוף לאחר תקופה שנקבע מראש.מכשירים כאלה יהיו בעלי ערך עבור זמני הדבקה לאחר ניתוח לב, חיסול הצורך בהליך חוזר שני.שלב חומרים ביוסרב בלתי ניתנים להגדרה עם קצירי אנרגיה יכול להניב קוצני קצב שפועלים במשך שבועות ולאחר מכן להתמוסס, ללא עקבות מוקדמים של מחקרים על-תפיסתיים באמצעות מגנזיום מבוססי ומוליכים למחצה אלה זקוקים להפחתה של חומרים בעלי חיים קטנים.

מערכות סגורות והתאמה

יצרני קצב גמישים עתידיים עשויים לכלול אלגוריתמי למידת מכונה שמתאימים פרמטרים בזמן אמת בהתבסס על משוב פיזיולוגי.מערכת קרובה יכול לעבור באופן אוטומטי בין מצבי הדבקה, אופטימיזציה תגובה בקצב במהלך פעילות גופנית, או לספק antitachycardia pacing על מנת לזהות arrhythmia. â € ¢ גבוה âs¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â â ¢ ¢ â ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢

שילוב עם שינויים טיפוליים אחרים

אותה טכנולוגיה פלטפורמה המשמשת עבור יצרני קצב גמישים ניתן להרחיב כדי לשלב ציפויים סמים, אלמנטים אופטיגנטיים, או גירוי מאונטלאסאונד-מרוצה. לדוגמה, תיקון לב תואם יכול לשחרר תרופות נוגדות דלקתיות נגד דלקתיות מקומית כדי למנוע פיברוזיס בעת ובעונה אחת לשלוט בקצב הלב. Another Avenue משלבת את יכולת הריסה באסיפה גמישה אחת, המציעה אלטרנטיבה פחות לפלטפורמות קוטריביות אלה, אך לא רק כדי לשלוט באופן פעיל.

מסקנה

אלקטרוניקה גמישה הופכת ביסודה את העיצוב והתפקוד של קוצרים, נע בין קופסאות קשיחות לממשקים רכים, תואמים שעובד עם הגוף ולא נגדו.היתרונות - נוחות מוכחת, דלקת מופחתת, איכות אות מוגברת, ופחות ניתוח - הם כבר משכנעים, והתקדמות מתמשכת בחומרים, כוח אלחוטי, ושילוב חיישן כדי להתגבר על האתגרים הנותרים.